Flutter学习指南：熟悉Dart语言

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作者：水晶虾饺

本文是 Flutter 学习指南的第4篇，假定读者有一定的编程经验。通过快速浏览 Dart 的一些基础特性，让读者具备使用它进行开发的基本能力。

变量

基本类型

bool done = true;
int num = 2;
double x = 3.14;

final bool visible = false;
final int amount = 100;
final double y = 2.7;

const bool debug = true;
const int sum = 42;
const double z = 1.2;

跟常用的其他语言不同，Dart 没有 byte、char 和 float，int、double 都是 64 位。final 跟 Java 里的 final 一样，表示一个运行时常量（在程序运行的时候赋值，赋值后值不再改变）。const 表示一个编译时常量，在程序编译的时候它的值就确定了。

如果你觉得每次写变量类型太麻烦，你应该会喜欢 Dart 的类型推断功能：

var done = true;
var num = 2;
var x = 3.14;

final visible = false;
final amount = 100;
final y = 2.7;

const debug = true;
const sum = 42;
const z = 1.2;

Dart 里所有的东西都是对象，包括 int、函数。

String

var str = ' foo';
var str2 = str.toUpperCase();
var str3 = str.trim();
assert(str == str2);
assert(!identical(str, str2));

Dart 里的 String 跟 Java 中的一样，是不可变对象；不同的是，检测两个 String 的内容是否一样事，我们使用 == 进行比较；如果要测试两个对象是否是同一个对象（indentity test），使用 identical 函数。

List、Map 和 Set

List

// 使用构造函数创建对象
// 跟 var list = new List<int>(); 一样
var list = List<int>();
list.add(1);
list.add(2);

// 通过字面量创建对象，list 的泛型参数可以从变量定义推断出来。
// 推荐使用字面量方式创建对象
var list2 = [1, 2];
// 没有元素，显式指定泛型参数为 int
var list3 = <int>[];
list3.add(1);
list3.add(2);

var list4 = const[1, 2];
// list4 指向的是一个常量，我们不能给它添加元素（不能修改它）
list4.add(3);       // error
// list4 本身不是一个常量，所以它可以指向另一个对象
list4 = [4, 5];     // it's fine

const list5 = [1, 2];
// 相当于 const list5 = const[1, 2];
list5.add(3);       // error

// Dart 同样提供了 for-in 循环。
// 因为语音设计时就考虑到了这个需求，in 在 Dart 里是一个关键字
var list6 = [1, 3, 5, 7];
for (var e in list6) {
  print(e);
}

在 Dart 2 里，创建对象时可以省略 new 关键字，也推荐省略 new。

Set

var set = Set<String>();
set.add('foo');
set.add('bar');
assert(set.contains('foo'));

我们只能通过 Set 的构造函数创建实例。

Map

var map = Map<String, int>();
// 添加
map['foo'] = 1;
map['bar'] = 3;
// 修改
map['foo'] = 4;
// 对应的 key 不存在时，返回 null
if (map['foobar'] == null) {
  print('map does not contain foobar');
}

var map2 = const {
  'foo': 2,
  'bar': 4,
};
var map3 = <String, String>{};

dynamic 和 Object

前面我们说过，Dart 里所有东西都是对象。所有这些对象的父类就是 Object。

Object o = 'string';
o = 42;
o.toString();   // 我们只能调用 Object 支持的方法

dynamic obj = 'string';
obj['foo'] = 4;  // 可以编译通过，但在运行时会抛出 NoSuchMethodError

Object 和 dynamic 都使得我们可以接收任意类型的参数，但两者的区别非常的大。

使用 Object 时，我们只是在说接受任意类型，我们需要的是一个 Object。类型系统会保证其类型安全。

使用 dynamic 则是告诉编译器，我们知道自己在做什么，不用做类型检测。当我们调用一个不存在的方法时，会执行 noSuchMethod() 方法，默认情况下（在 Object 里实现）它会抛出 NoSuchMethodError。

为了在运行时检测进行类型检测，Dart 提供了一个关键字 is：

dynamic obj = <String, int>{};
if (obj is Map<String, int>) {
  // 进过类型判断后，Dart 知道 obj 是一个 Map<String, int>，
  // 所以这里不用强制转换 obj 的类型，即使我们声明 obj 为 Object。
  obj['foo'] = 42;
}

// 虽然 Dart 也提供了 as 让我们进行类型的强制转换，但为了进来更安全
// 的转换，更推荐使用 is
var map = obj as Map<String, int>;

语句

var success = true;
if (success) {
  print('done');
} else {
  print('fail');
}

for (var i = 0; i < 5; ++i) {
  print(i);
}

var sum = 0;
var j = 1;
do {
  sum += j;
  ++j;
} while (j < 5);

while (sum-- > 0) {
  print(sum);
}

var type = 1;
switch (type) {
  case 0:
    // ...
    break;
  case 1:
    // ..
    break;
  case 2:
    // ...
    break;
  default:
    // ...
    break;
}

常见的 if/else，do while，while 和 switch 在 Dart 里面都支持。switch 也支持 String 和 enum。

函数

最普通的函数看起来跟 Java 里的一样：

int foo(int x) {
  return 0;
}

Dart 也支持可选参数：

void main() {
  print(foo(2));
  print(foo(1, 2));
}

int foo(int x, [int y]) {
  // 是的，int 也可以是 null
  if (y != null) {
    return x + y;
  }
  return x;
}

// 结果：
// 2
// 3

默认参数也是支持的：

int foo(int x, [int y = 0]) {
  return x + y;
}

还能用具名参数（named parameters）：

void main() {
  print(foo(x: 1, y: 2));
  // 具名参数的顺序可以是任意的
  print(foo(y: 3, x: 4));
  // 所有的具名参数都是可选的，这个调用是合法的，但它会导致 foo() 在运行时抛异常
  print(foo());
}

int foo({int x, int y}) {
  return x + y;
}

具名参数也可以有默认参数：

void main() {
  print(foo(x: 1, y: 2));
  print(foo());
}

int foo({int x = 0, int y = 0}) {
  return x + y;
}

如果想告诉用户某个具名参数是必须的，可以使用注解 @required：

int foo({@required int x, @required int y}) {
  return x + y;
}

@required 是 meta 包里提供的 API，更多的信息读者可以查看 https://pub.dartlang.org/packages/meta。

函数还可以在函数的内部定义：

// typedef 在 Dart 里面用于定义函数类型的别名
typedef Adder = int Function(int, int);

Adder makeAdder(int extra) {
  int adder(int x, int y) {
    return x + y + extra;
  }
  return adder;
}

void main() {
  var adder = makeAdder(2);
  print(adder(1, 2));
}

// 结果：
// 5

像上面这样简单的函数，我们还可以使用 lambda：

typedef Adder = int Function(int, int);

Adder makeAdder(int extra) {
  return (int x, int y) {
    return x + y + extra;
  };
  // 如果只有一个语句，我们可以使用下面这种更为简洁的形式
  // return (int x, int y) => x + y + extra;
}

void main() {
  var adder = makeAdder(2);
  print(adder(1, 2));
}

Dart 里面不仅变量支持类型推断，lambda 的参数也支持自动推断。上面的代码还可以进一步简化为：

typedef Adder = int Function(int, int);

Adder makeAdder(int extra) {
  // 我们要返回的类型是 Adder，所以 Dart 知道 x, y 都是 int
  return (x, y) => x + y + extra;
}

void main() {
  var adder = makeAdder(2);
  print(adder(1, 2));
}

美中不足的是，Dart 不支持函数的重载。

异常

抛出异常：

throw Exception('put your error message here');
捕获异常：

捕获异常：

try {
  // ...
// 捕获特定类型的异常
} on FormatException catch (e) {
  // ...
// 捕获特定类型的异常，但不需要这个对象
} on Exception {
  // ..
// 捕获所有异常
} catch (e) {
  // ...
} finally {
  // ...
}

跟 Java 不同的是，Dart 可以抛出任意类型的对象：

throw 42;

类

定义一个类：

class Point2D {
  static const someConst = 2;

  int x;
  // 成员变量也可以是 final 的
  final int y;

  Point2D(int x, int y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
}

由于这种初始化方式很常见，Dart 提供了更简洁的方式：

class point2d {
  int x;
  int y;

  point2d(this.x, this.y);
}

此外，还可以使用初始化列表（initializer list）对对象进行初始化：

class Point2D {
  int x;
  int y;

  // 由于是在 initializer list 中，Dart 知道第一个 x 是 this.x，
  // 第二个 x 是构造函数的参数
  Point2D(int x, int y) : x = x, y = y {
    // ...
  }
}

initializer list 会在构造函数的函数体运行前执行。

Dart 具有垃圾收集功能，对象的使用跟 Java 里几乎是一样的：

main() {
  var point = Point2D(1, 2);
  point.x = 4;
  print(point);
}

class Point2D {
  int x;
  int y;
  Point2D(this.x, this.y);

  // 所有的类都继承自 Object，toString() 是 Object 中的方法
  @override
  String toString() {
    // 在字符串的内部可以通过 ${expression} 的方式插入值，如果
    // expression 是一个变量，可以省略花括号
    return "Point2D{x=$x, y=$y}";
  }
}

// 结果：
// Point2D{x=4, y=2}

Dart 使用 package 的概念来管理源码和可见性。它没有 public、private 之类的访问权限控制符，默认情况下，所有的符号都是公开的。如果我们不想某个变量对包的外部可见，可以使用下划线开头来给变量命名。

class _Foo {
  // ...
}

class Bar {
  int _x;
}

下面我们使用 Dart 的访问控制，实现一个带偏移量的 Point：

class OffsetPoint {
  int _x;
  int _y;
  int offset;

  OffsetPoint(int x, int y, int offset)
      : _x = x, _y = y, offset = offset {}

  // 定义一个 getter
  int get x => _x + offset;
  // getter 不能有参数，连括号都省掉了
  int get y {
    return _y + offset;
  }
  // 定义 setter
  void set x (int x) => _x = x;
  void set y (int y) => _y = y;

  @override
  String toString() {
    return "OffsetPoint{x=$x, y=$y}";
  }
}

main() {
  var point = OffsetPoint(1, 2, 10);
  // 使用 getter/setter 时，就像它是一个普通的成员变量
  print(point.x)
  print(point);
  point.x = 4;
  print(point);
}

// 结果：
// 11
// OffsetPoint{x=11, y=12}
// OffsetPoint{x=14, y=12}

在 Dart 里继承对象也很简单：

class Point2D {
  int x;
  int y;
  Point2D(this.x, this.y);
}

class Point3D extends Point2D {
  int z;
  // 父类的构造函数只能在 initializer list 里调用
  Point3D(int x, int y, int z): z = z, super(x, y) {
  }
}

但是对象构造时它跟 Java、C++ 都不太一样：

  1. 先执行子类 initializer list，但只初始化自己的成员变量
  2. 初始化父类的成员变量
  3. 执行父类构造函数的函数体
  4. 执行之类构造函数的函数体

基于这个初始化顺序，推荐是把 super() 放在 initializer list 的最后。此外，在 initializer list 里不能访问 this（也就是说，只能调用静态方法）。

虽然 Dart 是单继承的，但它也提供了一定程度的多重继承支持：

abstract class Bark {
  void bark() {
    print('woof');
  }
}

class Point3D extends Point2D with Bark {
  int z;
  // 父类的构造函数只能在 initializer list 里调用
  Point3D(int x, int y, int z): z = z, super(x, y) {
  }
}

// 没有其他类需要继承，所以直接 extends Bark 就可以了
class Foo extends Bark {}

void main() {
  var p = Point3D(1, 2, 3);
  p.bark();
}

Dart 把支持多重继承的类叫做 mixin。更详细的介绍，读者可以参考https://www.dartlang.org/articles/language/mixins。

泛型

class Pair<S, T> {
  S first;
  T second;
  Pair(this.first, this.second);
}

void main() {
  var p = Pair('hello', 2);
  print(p is Pair<String, int>);
  // is! 也是 Dart 的运算符，下面的语句跟 !(p is Pair<int, int>) 是一样的，
  // 但 is! 读起来跟像英语
  print(p is! Pair<int, int>);
  print(p is Pair);
}

// 结果：
// true
// true
// true>

跟 Java 不同，Dart 的泛型参数类型在运行时是保留的。

Future

Dart 是单线程的，主线程由一个事件循环来执行（类似 Android 的主线程）。对于异步代码，我们通过 Future 来获取结果：

import 'dart:io';

void foo() {
  var file = File('path-to-your-file');
  file.exists()
      .then((exists) => print('file ${exists ? 'exists' : 'not exists'}'))
      .catchError((e) => print(e));
}

Dart 2 提供了 async 函数，用来简化这种编程范式。下面这段代码的效果跟上面是一样的：

void foo() async {
  var file = File('path-to-your-file');
  try {
    var exists = await file.exists();
    print('file ${exists ? 'exists' : 'not exists'}');
  } catch (e) {
    print(e);
  }
}

但是要注意，上面两段代码并不是完全一样的：

// import 语句用于导入一个包
import 'dart:io';

void main() {
  foo();
  bar();
}

void bar() {
  var file = File('path-to-your-file');
  file.exists()
      .then((exists) => print('bar: file ${exists ? 'exists' : 'not exists'}'))
      .catchError((e) => print(e));
  print('bar: after file.exists() returned');
}

void foo() async {
  var file = File('path-to-your-file');
  try {
    var exists = await file.exists();
    print('bar: file ${exists ? 'exists' : 'not exists'}');
    print('bar: after file.exists() returned');
  } catch (e) {
    print(e);
  }
}

// 一种可能的结果：
// bar: after file.exists() returned
// foo: file not exists
// foo: after file.exists() returned
// bar: file not exists

这里的关键在于，bar 函数里面，file.exists() 执行完后，会马上执行下面的语句；而 foo 则会等待结果，然后才继续执行。关于 Future 的更多的细节，强烈建议读者阅读https://webdev.dartlang.org/articles/performance/event-loop。

最后需要说明的是，Dart 的生成器、Stream 在这里我们并没有介绍，读者可以参考 https://www.dartlang.org/guides/language/language-tour。此外，Dart 官网还有许多资源等待读者去发掘。

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